LADICIM y Acciona desarrollan una solución para reducir las emisiones de ruido y vibraciones de los trenes a partir de neumáticos reciclados
Los resultados de la tesis doctoral con mención industrial han sido premiados en la primera convocatoria del Proyecto Cátedra de Innovación de la Universidad de Cantabria
Uno de los principales retos de las líneas de Alta Velocidad, de los ferrocarriles convencionales y de los metropolitanos es la transmisión de las vibraciones generadas por el paso de los trenes, tanto en vías sobre balasto como en vías en placa de hormigón. Una problemática que afecta al confort del viajero y genera un impacto acústico que perjudica la calidad de vida de los ciudadanos que viven en el entorno de las infraestructuras ferroviarias.
Para buscar posibles soluciones, LADICIM y Acciona firmaron un convenio de colaboración y desarrollaron un proyecto de investigación que, más adelante, derivó en una Tesis Doctoral con Mención Industrial. El enfoque de la tesis, con un elevado componente de sostenibilidad, facilitó además el acceso a financiación europea a través del Programa LIFE para el Medio Ambiente y la Acción Climática. La tesis, denominada ‘Desarrollo de elastómeros respetuosos con el medio ambiente para aplicación en vías ferroviarias’, ha sido defendida por Faiver Botello, gerente de Innovación de Acciona, y dirigida por los investigadores de LADICIM José Antonio Casado e Isidro Carrascal.
El objetivo de la investigación era desarrollar y validar, tanto a nivel de laboratorio como de campo, una manta elastomérica para vías en balasto, donde la superestructura ferroviaria es soportada por áridos, y una almohadilla elástica para sistemas de vía en placa de hormigón, fabricadas a partir de neumáticos fuera de uso (NFU). Se eligió este material porque se trata de uno de los residuos que más problemas ambientales ha generado en los últimos años. Según el informe anual de la Asociación Europea de Fabricantes de Neumáticos y Caucho (ETRMA, 2015), sólo en Europa 2,6 millones de toneladas de neumáticos alcanzan el final de su vida útil cada año, a la espera de un uso secundario.
La Tesis debía, por un lado, mostrar los beneficios medioambientales derivados de la recuperación de una gran cantidad de NFU y, por otro, desarrollar y verificar la viabilidad técnica de un nuevo material elástico respetuoso con el medio ambiente, elaborado en base a una mezcla de gránulos de neumático usado y resinas para aplicaciones ferroviarias, abriendo así una alternativa innovadora frente a los costosos productos comercialmente disponibles.
Se estima que la solución obtenida finalmente permite reutilizar 7 neumáticos por cada metro lineal de manta bajo balasto y de entre 0,3 y 0,5 neumáticos por metro lineal para almohadillas de sistema de vía en placa con traviesas.
Los materiales se testaron primero en el LADICIM para conocer el comportamiento a largo plazo y la durabilidad de los elementos desarrollados frente a cargas que simulan el paso de los vehículos. Finalmente, se ejecutaron y monitorizaron dos tramos de prueba a escala real. Uno en el túnel del Cabanyal (Valencia), donde se probó una almohadilla elástica para vías en placa, en las que la superestructura de la vía se sustenta sobre losas de hormigón. Y otro en una playa de vías en Aranda de Duero (Burgos), donde se probó una manta elastomérica para vías balastadas.
En ambos casos, los resultados fueron satisfactorios, por lo que Acciona decidió patentar las soluciones, aumentando así su capacidad para ofrecer soluciones alternativas y competitivas desde el punto de vista técnico y económico a las que se aplican de forma convencional.
Premio de la Cátedra de Innovación de la Universidad de Cantabria
El proyecto desarrollado por LADICIM y Acciona ha sido la única tesis galardonada en la primera convocatoria de los premios del Proyecto Cátedra de Innovación de la Universidad de Cantabria, que ha reconocido a 23 iniciativas, de entre las más de 100 presentadas, por su capacidad de generar y desarrollar innovaciones aplicables al tejido productivo.
En los últimos 4 años, el LADICIM ha presentado cinco tesis con mención industrial junto a diferentes socios en distintas temáticas relativas al diseño y optimización del procesado de materiales o a la monitorización para la mejora de la integridad estructural de componentes. La intensa colaboración del Laboratorio con empresas de diferentes sectores, tanto para testar y certificar materiales como en el desarrollo de proyectos de I+D, le ha permitido potenciar su capacidad de transferencia de conocimiento gracias a proyectos que llegan al mercado, devolviendo así a la sociedad parte de lo que ésta invierte en la Universidad. También es una de sus principales fuentes de ingresos para financiar la compra y mantenimiento de los equipos del Laboratorio y para dar oportunidades de crecimiento profesional a nuevos investigadores.
A través del Doctorado Industrial, LADICIM ha colaborado con empresas de distintos sectores para desarrollar una gran variedad de investigaciones aplicadas. Algunos ejemplos recientes:
‘Redundancia estructural en puentes metálicos y mixtos en presencia de fisuras’ (2023)
Doctorando: Manuel Ángel Díaz García.
Empresa y Cargo: WSP SPAIN. Ingeniera de Cálculo.
Director: Sergio Cicero.
‘Análisis de puesta en obra y esfuerzos críticos a largo plazo del hormigón reforzado con fibras de acero en torres de aerogeneradores’ (2023).
Doctorando: Laura González Suárez.
Empresa y Cargo: INGECID. Ingeniera en el Departamento de Proyectos.
Directores: Carlos Thomas, Jesús Setién.
‘Desarrollo de elastómeros respetuosos con el medio ambiente para aplicación en vías ferroviarias’ (2022).
Doctorando: Faiver Botello Rojas.
Empresa y Cargo: ACCIONA INFRAESTRUCTURAS, Lead Project Manager.
Directores: José A. Casado, Isidro Carrascal.
‘Design and applicability of an integrated system for railway sleepers monitoring’ (2021).
Doctorando: María Ángeles Sánchez Pérez.
Empresa y Cargo: PCM RAIL ONE, Segment Manager Engineering.
Directores: José A. Casado, Stephan Freudenstein.
‘Aplicación de algoritmos machine learning para la optimización del proceso de fabricación en horno eléctrico de acero’ (2021).
Doctorando: Estela Ruiz Martínez.
Empresa y Cargo: GLOBAL STEEL WIRE, Dirección Técnica.
Directores: Diego Ferreño, Miguel Cuartas.
‘Placa metálica elástica de asiento para sistema de sujeción de vía de ferrocarril’ (2019.)
Doctorando: Alejandro Pérez Núñez.
Empresa y Cargo: CENTRO TECNOLÓGICO DE COMPONENTES, Projects Coordinator. Digital Twins tech.
Directores: Isidro Carrascal, Juan A. Polanco, Sergio Cicero.
‘Desarrollo de material elastomérico a partir de neumático fuera de uso para alta atenuación de vibraciones en sistemas de vía en placa con carril embebido’ (2015).
Doctorando: Jorge Gómez Hoyos.
Empresa y Cargo: ACCIONA INFRAESTRUCTURAS, Gerente de Innovación.
Directores: José A. Casado, Isidro Carrascal.
Ventajas del hormigón reciclado
El hormigón reciclado ofrece una serie de ventajas técnicas y medioambientales que lo posicionan como una alternativa sostenible frente al hormigón tradicional. Desde el punto de vista técnico, cuando se procesan y aplican correctamente, los áridos reciclados pueden proporcionar propiedades comparables al hormigón convencional en términos de resistencia y durabilidad. Esto ha sido respaldado por investigaciones que demuestran sus prestaciones siempre que se respeten las proporciones y estándares establecidos.
En términos medioambientales, el hormigón reciclado contribuye significativamente a reducir el impacto ecológico de la construcción. Su utilización permite disminuir hasta un 20% la necesidad de áridos naturales, reduciendo la presión sobre los recursos naturales y evitando la generación masiva de residuos. Asimismo, este material puede gestionar de manera eficiente los residuos de construcción y demolición, cerrando el ciclo de vida de los materiales.
Desafíos para su implantación
La adopción del hormigón reciclado a gran escala enfrenta desafíos que requieren atención técnica, económica y normativa. Uno de los principales retos es garantizar la calidad y consistencia del material. La variabilidad inherente de los áridos reciclados, dependiendo de su origen y tratamiento, dificulta alcanzar propiedades uniformes, lo que exige un control riguroso en los procesos de reciclaje, desde la clasificación hasta el tratamiento. Esta necesidad incrementa los costos operativos y demanda inversiones significativas en tecnologías avanzadas de procesamiento y clasificación.
Desde el punto de vista normativo, aunque se están desarrollando marcos como el Anejo N del Eurocódigo 2, la falta de regulaciones armonizadas y estandarizadas a nivel europeo ha limitado la confianza de los usuarios en el material. A esto se suma la insuficiente infraestructura para el reciclaje. En España, por ejemplo, menos del 15% de los residuos de construcción y demolición se reciclan, y en aplicaciones de baja responsabilidad.
Este problema se agrava en regiones donde los áridos naturales son abundantes y más económicos. Por último, la carencia de incentivos económicos generalizados, como beneficios fiscales o penalizaciones al vertido, ralentiza la transición hacia el uso de este material. Superar estos desafíos requiere un esfuerzo conjunto en innovación tecnológica, regulación efectiva y concienciación en el mercado.
Garantías para su integración en la industria constructiva
Para garantizar la seguridad y durabilidad del hormigón reciclado se requieren estrictos controles de calidad sobre los áridos reciclados, asegurando que provengan de hormigón estructural y estén libres de impurezas como madera o metales. Normativas como el Anejo 15 de la EHE-08, y ahora el Código Estructural, limitan la proporción de áridos reciclados al 20% en aplicaciones estructurales, asegurando propiedades equivalentes al hormigón convencional. Además, Laboratorios como LADICIM realizan ensayos técnicos rigurosos para verificar su resistencia a compresión, durabilidad frente a ciclos de congelación y deshielo, permeabilidad al agua y adherencia con armaduras, garantizando su desempeño en condiciones exigentes.
El hormigón reciclado también debe adaptarse a los entornos específicos donde se utilizará, como zonas costeras o expuestas a agentes químicos, ajustando su composición para cumplir con los requisitos del contexto. La trazabilidad y certificación de los áridos reciclados, respaldadas por el Marcado CE, son esenciales para garantizar su conformidad con los estándares técnicos. Además, innovaciones como aditivos que mejoran la adherencia y tratamientos que reducen la porosidad aumentan la calidad y durabilidad del material, permitiendo que el hormigón reciclado compita con el tradicional en términos de seguridad y rendimiento.
